Технологическое и экономическое сравнение резки материалов плазмой и СО2-лазерами

Научная библиотека Комментариев к записи Технологическое и экономическое сравнение резки материалов плазмой и СО2-лазерами нет

Шапарев А.В., Савина А.И. // Наука и современность, 2016, N 3(9), с: 181-189

Настоящая статья посвящена анализу и технологическому сравнению плазменной и лазерной резки металлов,  истематизации теоретической информации по лазерным технологиям, экономическому сравнению лазерной
и плазменной резки. Выполнена сравнительная оценка качества реза, величины шероховатости и конусности кромки и количества окалины. 
Показано влияние на качество реза состояния расходных элементов, точности позиционирования. Выполненs оценки стоимости эксплуатации, комплектующих и  расходных материалов, энергопотребления, сервисного обслуживания и ремонта. Современная лазерная техника позволяет получить высокую концентрацию энергии на малой площади обработки, что позволяет  производить операции резки листовых материалов на уровне промышленных технологий, т.е. с высокой скоростью и требуемым качеством реза.
Ассортимент материалов, подвергаемых лазерной резке, достаточно широк и включает в себя сталь, цветные металлы, сплавы, неметаллические материалы и др. Совершенствование лазерной техники позволило достичь высоких мощностей лазерных установок, точности  позиционирования лазерных головок, высокой точности фокусировки.
С целью совершенствования технологий лазерной резки в последние годы выполнено большое количество теоретических и экспериментальных исследований в области лазерной резки, что позволило разработать  прогрессивные технологические процессы резки и рекомендации по использованию лазеров в производстве

Описание на английском языке:

Shaparev A.V., Savina A.I.
Technological and economic comparison
of cutting material plasma and CO2 laser

This article analyzes and technology comparison plasma and laser cutting of metals, theoretical systematization of information on laser technologies, economic comparison of laser and plasma cutting. The comparative evaluation of the quality of the cut, the value of the roughness and edge taper and the amount of scale. The effect on the quality of cutting state expenditure items, positioning accuracy. Vypolnens assess operating costs, spare parts and consumables, energy consumption, maintenance and
repair. Modern laser technology makes it possible to obtain a high concentration of energy on a small area of treatment, which allows the operation of cutting sheet materials at the level of industrial technology, ie at high speed and the desired quality of cut. The range of materials exposed to laser cutting, is quite wide and includes a steel, nonferrous
metals, alloys, non-metallic materials and others. Improving laser technology possible to achieve high power laser systems, precision positioning laser heads, high precision focusing. In order to improve the laser cutting technology in
recent years carried out a large number of theoretical and experimental research in the field of laser cutting, which allowed the development of progressive technological processes of cutting and recommendations on the use of lasers in production

Введение (Introduction)
Современная лазерная техника позволяет получить высокую концентрацию энергии на малой площади обработки, что  позволяет производить операции резки листовых материалов на уровне промышленных технологий, т.е. с высокой  скоростью и требуемым качеством реза. Ассортимент материалов, подвергаемых лазерной резке, достаточно широк и включает в себя сталь, цветные металлы, сплавы, неметаллические материалы и др.
Совершенствование лазерной техники позволило достичь высоких мощностей лазерных установок, точности позиционирования лазерных головок, высокой точности фокусировки.
С целью совершенствования технологий лазерной резки в последние годы выполнено большое количество теоретических и экспериментальных исследований в области лазерной резки [1-6], что позволило разработать прогрессивные технологические процессы резки и рекомендации по использованию лазеров в производстве.
Материалы и методы (Materials and Methods)
При использовании оборудования для раскроя листового металла одним из первых возникает вопрос, какой тип резки использовать: лазерный или плазменный?
Рассмотрим основные характеристики процесса резки [1,2,6]:
– производительность;
– качество реза;
– ограничения;
– стоимость установки;
– стоимость эксплуатации.
Производительность. Рассматривая производительность, следует отметить, что при резке деталей из тонколистового метала (до 2…3 мм) с большим количеством отверстий, пазов и др. наиболее эффективен мощный высокоскоростной лазер. Однако на толщинах более 6 мм плазма выигрывает по скорости резки, а при толщине листа 20 мм и выше – вне конкуренции.
Основное правило – при одинаковой потребляемой мощности установок плазменная резка производительней лазерной в 2…3 раза – при изготовлении простых деталей. При этом большие партии однотипных сложных деталей из тонкого металла все же целесообразней изготавливать на лазере, т.к. вырезанные детали могут быть применимы к следующим технологическим операциям без дополнительной обработки (удаление окалины).
Качество реза. Требования к качеству реза определяются спецификой конкретного производства. Например, для приварного фланца рабочей поверхностью служит плоскость фланца. Соответственно, шероховатость, конусность и пережог кромки не оказывают существенного влияния на конечное качество изделия. Напротив, для звездочки цепного привода чистота поверхности, отсутствие термических деформаций и точность профиля зубьев являются первостепенными задачами, и часто лазерная резка обеспечивает решение этих задач. В таблице 1 приведены основные отличия в качестве реза между лазерной и плазменной резкой.

Сравнение процессов. Для сравнения использована низкоуглеродистая сталь толщиной 5 мм [2]. Резка прямых и криволинейных контуров с радиусами более толщины металла происходит практически с одинаковым качеством.
Имеется небольшая разница в шероховатости поверхности реза. При лазерной резке отверстия либо без конусности, либо могут иметь небольшую конусность, обусловленную неоптимальной настройкой фокусирующей системы.

Энергопотребление лазерных и плазменных установок зависит от ряда факторов. Например, при резке металла одинаковой толщины (до 5…8 мм) с равной скоростью лазером и плазмой энергопотребление установок (включая оборудование, необходимое для работы установок – компрессор, чиллер, и др.) практически одинаково.
Энергопотребление лазерных установок увеличивается при высокопроизводительной лазерной резке на высокой скорости. При той же толщине металла уже понадобится лазерная установка мощностью, превышающей в 3…4 раза мощность плазменного станка. При лазерной резке металла толщиной более 8 мм потребная мощность лазера возрастает в несколько раз по сравнению с плазменными установками.

Лазерная резка, обладая много меньшим диаметром пучка, оказывает меньшее термическое влияние на кромку реза, а в небольших деталях – и на всю деталь в целом. При плазменной резке на мелких деталях, в которых ширина перемычек менее 3…4 толщин металла, возможны изгибающие деформации.

Полное содержание статьи: http://ucom.ru/doc/ns.2016.03.181.pdf

 

Рекомендуем для Вас

Leave a comment

You must be logged in to post a comment.


© Интернет журнал "ЛАЗЕРНЫЙ МИР", 2019
Напишите нам:
laser.w@yandex.ru

Back to Top